一种定型耐火材料的表面强化方法技术

本发明专利技术公开了一种定形耐火材料的表面强化方法，包括以下步骤：S1、将耐火材料预制成型件放置在耐火材料浸渍的容器内，然后对容器进行真空处理；S2、将购买的铝溶胶进行PH值调节；S3、开启溶胶容器和浸渍容器的阀门将铝溶胶输入到浸渍容器内，保证铝溶胶淹没过整个耐火材料，同时持续保持真空环境；本发明专利技术的有益效果是：采用两种溶胶的分层涂敷的方法，最里面采用铝溶胶，最外面采用钇溶胶，采用室温下阴干较长时间，最后采用烧结，使得耐火材料预制件和溶胶完全融合，保证定形耐火材料的良好性能，具有较高的强度和耐冲刷和侵蚀性，同时会避免合金液的增铝和增氧，能够达到表面强化的目的，提高耐火材料的使用性能和使用寿命。提高耐火材料的使用性能和使用寿命。提高耐火材料的使用性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种定型耐火材料的表面强化方法


[0001]本专利技术涉及耐火材料的表面强化
，具体为一种定型耐火材料的表面强化方法。

技术介绍

[0002]高温合金因其具有较高的高温强度、良好的抗氧化及抗热蚀性能等综合性能，被广泛用于航空发动机叶片等关键部件。目前，优质高温合金几乎毫无例外地都采用真空感应熔炼法进行一次熔炼，然后再二次熔炼，甚至三次熔炼。真空感应炉熔炼高温合金尽管带来了一系列优点，但仍不可避免地存在高温合金与坩埚壁的化学反应，生成活泼元素的氧化物，如Al2O3、ZrO2、Cr2O3、NiO以及稀土元素氧化物等，同时坩埚在长时间的使用过程中产生剥落和侵蚀，降低其耐火材料的寿命。除此之外，钢液在浇注过程还会与浇注的中间包(流槽)等耐火材料预制件接触，进一步发生合金液的污染生成或者侵蚀和冲刷耐火材料导致最终铸锭受到污染，该类污染主要为非金属氧化物夹杂，非金属夹杂物是高温合金铸件的一种常见缺陷，它不仅降低液态金属流动性、造成铸件孔洞类缺陷，而且使材料的机加工性能和表面处理性能恶化，从而降低了材料力学性能、增加废品率、降低零件使用寿命。如何耐火材料品质，降低高温合金液与耐火材料预制件的反应是一个及待研究和解决的重要课题。
[0003]然而，我国现阶段对于高温合金用耐火材料的研究基本空白，所使用的耐火材料预制件主要为高铝、莫来石和黏土材质的耐火材料预制件，品质较高的耐火材料预制件为高铝材质的耐火材料预制件，其润湿性较弱，耐火材料和合金液的粘附较弱，所形成的烧结层相对较强，侵蚀层较弱，同时其热膨胀系数较低，温度的变化使的该类预制件体积的变化较小，不轻易发生开裂、破损和剥落，使用范围较广；但是整体该类高铝耐火材料在温度较高的情况下稳定性较差，会导致坩埚内部的铝含量的增加和气体含量的增加，从而导致钢液品质的降低，同时其由于侵蚀和剥落导致其寿命较低；因此，现有耐火材料存在侵蚀和冲刷严重，存在对合金液元素污染，夹杂物增多和寿命较低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种定型耐火材料的表面强化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种定型耐火材料的表面强化方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将耐火材料预制成型件放置在耐火材料浸渍的容器内，然后对容器进行真空处理；
[0007]S2、将购买的铝溶胶进行PH值调节；
[0008]S3、开启溶胶容器和浸渍容器的阀门将铝溶胶输入到浸渍容器内，保证铝溶胶淹没过整个耐火材料，同时持续保持真空环境；
[0009]S4、停止真空处理，让容器内的气压与外界大气压平衡，开启浸渍容器的底部阀门将溶胶排出；
[0010]S5、铝溶胶处理的耐火材料预制成型件在中温进行烘烤，最后随炉冷却至室温，冷却速度约≤50℃/h；
[0011]S6、将耐火材料预制成型件的表面处理平整再进行钇溶胶处理；
[0012]S7、将购买的钇溶胶进行PH值调节；
[0013]S8、采用工具将钇溶胶涂敷在耐火材料预制成型件与合金液接触的表面；
[0014]S9、将耐火材料预制成型件在室温下阴干12
‑
24h，之后进行烘烤和烧结，最后随炉冷却至室温。
[0015]优选的，所述S1中真空处理为采用真空泵抽去内部的空气，同时保证其在真空度≤50Pa，同时持续抽空，达到50Pa之内开始计时，保持120
‑
240min。
[0016]优选的，所述PH值调节的方法为添加去离子水、磷酸和Ca(OH)2溶液调节溶胶的PH值，所述PH值为6.0
‑
7.0。
[0017]优选的，所述S3中在真空环境的状态下保持180
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360min。
[0018]优选的，所述S4溶胶排出后保证室温状态下阴干10
‑
24h，阴干时保持室内通风。
[0019]优选的，所述S5中的中温烘烤时保证升温速度≤58℃/h，在300℃
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350℃保温2
‑
3h之后在800℃
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850℃保温3
‑
4h。
[0020]优选的，所述S8中涂敷采用分次3
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5层的涂敷方法进行，保证全面且薄厚均匀，所述工具为刷子。
[0021]优选的，所述S9中在中温进行烘烤，保证升温速度≤58℃/h，在300
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350℃保温2
‑
3h之后在800
‑
850℃保温3
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4h，升温速度≤58℃/h，之后再升温至1100
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1550℃，升温速率≤36℃，最后随炉冷却至室温，冷却速度约≤50℃/h。
[0022]优选的，所述S9中低温烧结阶段烘烤烧结前需要进行阴干10
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24h
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用两种溶胶的分层涂敷的方法，最里面采用铝溶胶，最外面采用钇溶胶，采用室温下阴干较长时间，最后采用烧结，使得耐火材料(成型预制坩埚、流槽等)预制件和溶胶完全融合，保证定形耐火材料的良好性能，具有较高的强度和耐冲刷和侵蚀性，同时会避免合金液的增铝和增氧，能够达到表面强化的目的，提高耐火材料的使用性能和使用寿命。
附图说明
[0024]图1为本专利技术耐火材料预制件使用一次后的状态图；
[0025]图2为本专利技术流程图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]为解决现有耐火材料在使用过程中存在的耐火材料向合金液中供氧和供铝，同时
存在连续生产过程中冷热循环或者瞬间温差较大的情况下出现的预制件的开裂和侵蚀，以及将预制件作为浇注流道时会出现的冲刷和侵蚀；本专利技术通过现场实践，优化了耐火材料表面的质量，提高整体耐火材料的耐冲刷性能、抗侵蚀、剥落性能，有效解决了高温合金产品熔炼过程中出现的坩埚向合金液中供铝和供氧的问题，提高了高温合金的纯净度，达到通过耐火材料的改善提高高温合金品质的目的。
[0028]请参阅图1
‑
2，本专利技术提供一种技术方案：一种定型耐火材料的表面强化方法，包括以下步骤：
[0029]S1、将耐火材料预制成型件放置在耐火材料浸渍的容器内，然后对容器采用真空泵抽去内部的空气，同时保证其在真空度≤50Pa，同时持续抽空，达到50Pa之内开始计时，保持120
‑
240min；
[0030]S2、将购买的铝溶胶进行添加去离子水、磷酸和Ca(OH)2溶液调节溶胶的PH值，PH值范围为6.0
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7.0，保证溶胶的浸透性和涂敷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定形耐火材料的表面强化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将耐火材料预制成型件放置在耐火材料浸渍的容器内，然后对容器进行真空处理；S2、将购买的铝溶胶进行PH值调节；S3、开启溶胶容器和浸渍容器的阀门将铝溶胶输入到浸渍容器内，保证铝溶胶淹没过整个耐火材料，同时持续保持真空环境；S4、停止真空处理，让容器内的气压与外界大气压平衡，开启浸渍容器的底部阀门将溶胶排出；S5、铝溶胶处理的耐火材料预制成型件在中温进行烘烤，最后随炉冷却至室温，冷却速度约≤50℃/h；S6、将耐火材料预制成型件的表面处理平整再进行钇溶胶处理；S7、将购买的钇溶胶进行PH值调节；S8、采用工具将钇溶胶涂敷在耐火材料预制成型件与合金液接触的表面；S9、将耐火材料预制成型件在室温下阴干12
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24h，之后进行烘烤和烧结，最后随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种定形耐火材料的表面强化方法，其特征在于：所述S1中真空处理为采用真空泵抽去内部的空气，同时保证其在真空度≤50Pa，同时持续抽空，达到50Pa之内开始计时，保持120
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240min。3.根据权利要求2所述的一种定形耐火材料的表面强化方法，其特征在于：所述PH值调节的方法为添加去离子水、磷酸和Ca(OH)2溶液调节溶胶的PH值，所述PH值为6.0
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7.0。4.根据权利要求3所述的一种定形耐火材料的表面强化方法，其特征在于：所述S3中在真空环境的状态下保持180...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志兴，徐文梁，郝娴，张建伟，曹国鑫，陈闽俊，孟方亮，李南，张理想，阚志，付宝全，
申请(专利权)人：西安聚能高温合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：